一种4位半数字万用表误差检测装置
浅谈数字万用表的自动检测与校准
浅谈数字万用表的自动检测与校准摘要：根据便携式数字万用表的技术特性，结合基层站段的实际使用情况，制定其检测方法和校准规范，以确保量值传递和溯源工作准确可靠，检测校准工作有据可依，有助于基层站段开展相关项目的计量检测工作，同时也加强了基层的计量管理工作。
关键词：便携式；数字万用表；检测方法；校准规范1概述由于智能仪器、仪表在测量中的广泛应用，使计量检定测试自动化成为可能。
数字电压表、数字万用表大多数具有自动校准（CAL）、自动测量功能。
如使用较多的SOLARTRON7150/7151、FLUKE8840A等，都带有IEEE488标准接口。
可以与带有IEEE488接口控制器和标准相连，实现程控校准、检定、测试。
为了使校准、检定、测试数字电压表、数字万用表实现自动化。
随着电子技术和计算机技术的发展，智能化高精度的数字万用表日益增多。
如美国HP公司的3455A、3456A，FLUKE 公司的8505A、8606 A、8840A型，英国DATRON公司的1071、1081型，SCHLUMBRGER公司的7065、7075、70 7 1、7081型等等。
它们多用做标准表或精密测量。
其特点是：准确度高（一般为0.005 一0.0005%）、分辨率高，测量范围宽、并带有IEEE -488 或RS-232 C接，是智能化可程控仪表。
因此做好这些仪表的检定十分必要。
随着微处理器的发展，涌现出所功能可程控校正器（标准的电源），如美国FLUKE公司的5700、5440、5200、5100或英国DATRON公司的4708、4707、4200、4000等，这些仪器具有宽量程，高准确度，高线性度，可以自校和误差可调等优点。
通过和计算机的密切配合可构成多功能测量和自校准的统一整体。
用它来检定智能化数字万用表，操作方便，工作稳定，准确度也较高。
2 校准的目的和意义电压、电流、电阻是最基本的电学参量，也是各个行业和部门在现场实际应用中需要经常检测校验的基本量值。
惠斯登电桥测电阻
用惠斯登电桥测电阻的误差分析及改进方法201010800073（物理科学与技术学院 物理学）摘 要：本文对用惠斯登电桥测电阻的结果进行误差分析并寻求改进方法。
关键词：惠斯登电桥，误差分析，改进方法引言 电桥法是电学的基本测量方法之一，它是测量电阻的很重要的也是应用最为普遍的一种方法。
电桥法测电阻的实质，是用已知电阻和未知阻值的电阻相比较而得出未知电阻的阻值，这种方法比用伏安法测电阻更为精确。
如图一所示，为惠斯登电桥的电路原理图，其中2R 、3R 为比例臂，4R 为比较臂，而x R 为测量臂。
令2R 、3R 阻值不变，即可通过调节4R 阻值比较x R 与4R 的关系得知x R 的电阻大小。
即432//R R R R X =,所以有342/R R R R x =。
1 实验内容用多用电表粗略测量待测电阻R x 的阻值，按图连接好电路之后调节R 2、R 3到适当的阻值，调节R G 、R E 到最大值，接通电源后调节R 4使检流计指针指零，再调节R E 、R G 至0，细调R 4使电桥平衡，再记录下各桥臂阻值再根据公式计算出结果。
∆ R x /R x =∆R 4/R 4，∴用∆R 4/R 4代替∆R x /R x ，求得电桥灵敏度。
桥臂电阻会引入一定的不确定度，因此将R 与R 位置调换可消除比例臂的误差，'44R R R x =∴。
由于电桥灵敏度引起一定的误差，因此在电桥处于平衡状态下，分别增加和减小R 4的值，使检流计分别向左和向右偏转2格，记下对应的)(4+∆R 、)(+n 和)(4-∆R 、)(-n 。
再将4R 、x R 对调后仿以上步骤测得')(4+∆R 、)(+n 和')(4-∆R 、)(-n 。
分别求出桥臂电阻及电桥灵敏度引入的不确定度，最后求出总的不确定度。
2 实验仪器电阻箱3个（0——99999.9Ω）灵敏电流计滑线变阻器2个待测电阻多用电表开关、导线等。
3 误差分析1、由于所使用的已知电阻为电阻箱，调节得到的阻值并不准确等于所显示的阻值，此时会引入一定的系统误差。
福乐斯 部分回转阀门电动装置 说明书
福乐斯部分回转阀门电动装置PART-TURN V ALVE ELECTRIC ACTUATOR使用手册INSTRUCTION MANUAL常州市福乐斯阀门控制设备有限公司CHANGZHOU FULESI V ALVE CONTROL EQUIPMENT Co.,Ltd1.概述部分回转阀门电动装置，统称为Q型电装。
是阀门实现开启、关闭或调节控制的驱动设备，适用于蝶阀、球阀、旋塞阀和风门等做90°回转的阀门。
本系列电动装置可远距离控制，也可现场操作。
广泛用于电力、冶金、石油、化工、食品、纺织、造纸、制药、水厂和污水处理等行业。
本产品的性能符合JB/T8528-1997《普通型阀门电动装置技术条件》的规定；隔爆型的性能符合GB3836.1-2000《爆炸性气体环境用电气设备第1部分：通用要求》，GB3836.2-2000《爆炸性气体环境用电气设备第2部分：隔爆型“d”》及JB/T8529-1997《隔爆型阀门电动装置技术条件》的规定。
部分回转电动装置按结构型式分为Q型和DQ型。
Q型为一体式结构，DQ型为叠加式结构（多回转电动装置+二级减速机构）。
按防护类型又可分为户外型和防爆型。
按控制方式又可分为常规型、整体型和整体调节型。
2.型号表示方法A表示带现场按钮；F表示带4-20mA信号输出Z：表示整体型；T：表示整体调节型防护类型：B表示隔爆型；无代号为户外型输出转速：阿拉伯数字表示，单位r/min（转/分）额定输出转矩：阿拉伯数字表示，单位kgf·m产品型式：Q表示一体式部分回转；DQ表示叠加式部分回转型号示例：1）Q10-1B 表示一体式部分回转，输出转矩10kgf·m（100 N·m），输出转速1 r/min，隔爆型。
2）Q250-0.5T表示一体式部分回转，输出转矩250 kgf·m（2500 N·m），输出转速0.5 r/min，户外整体调节型。
JMXY型矿用安全仪器综合检测校验装置
JMXY型矿用安全仪器综合检测校验装置
技术数参数
MXY-A型矿用安全仪器综合检测校验装置该装置用于煤矿行业作业现场使用的监测监控系统中的甲烷传感器、氧气传感器、一氧化碳传感器、硫化氢传感器和便携仪甲烷、氧气、一氧化碳、硫化氢、甲烷氧气检测报警仪等气体检测仪器仪表的计量检定和维护维修。
工作压力可视，输出流量大小可调且稳定，装置设计为4组流量可调的标准物资，可根据使用客户要求配置不同规格的标气，装置可同时检定12台气体传感器（多种厂家型号的）、80台气体报警仪（多种厂家型号的），在检定的同时，由装置自带的系统软件自动形成数据报告、分析，由电脑输出并储存，以供随时查阅打印。
与工作介质接触部件（如开关、连接管线、流量计、压力表等）均采用金属连接，耐腐蚀、抗氧化、增加使用寿命。
内置0~30V直流电源、四位半数字万用表、电烙铁等工具，更加便于维护各类传感器和便携仪报警仪。
输出流量：30~300ml/min（可调），流量计：2.5级，电流测量范围：0~2A，电压测量范围：0~20V，频率测量范围：0~10KHz。
一种4位半数字万用表误差检测装置
0引言当代科学技术日新月异，万用表的功能愈齐全，其在当下是电子、电工、仪器、仪表和测量领域的一种工具,更是电子类学生的掌中宝。
面对当前常用数字万用表精度需定期检查的问题，必须借助高精度的仪器对其进行标定，确保其在合格的使用范围内。
本设计旨在设计出一款低成本、高精度的摘要针对常用数字万用表测量精度要定时检测的问题，设计一个基于LM399H 高精度带隙基准源的误差检测装置。
本装置通过LM399H 稳压输出，再经过电阻分压或运算放大电路，可设计出1.5V 、6.5V 和10V三种档位电压。
直流输出电压经ADS1256采集，然后由STM32单片机处理，结果输出显示在TFT 液晶屏。
经实际电路测试，该装置可对4位半数字万用表直流电压档位检测测量误差。
该装置价格成本低，性能稳定，具有潜在的应用价值。
关键词LM399H;电阻分压；运算放大；A/D 采样中图分类号:TB52文献标识码:ADOI ：10.19694/ki.issn2095-2457.2020.09.053一种4位半数字万用表误差检测装置An Error Detection Device for 4Semi-digital Multimeter周余铭陈春有梁东梅韦翠连黎小飞ZHOU Yuming CHEN Chunyou LIANG DongmeiWEI Cuilian LI Xiaofei基金项目：玉林师范学院国家级大学生创新创业项目(201810606001)。
Abstract To solvetheproblemthat measurement accuracy of common digitalmultimeters needstobemeasuredregularly ,an errordetectiondevice basedon LM399H high -precisionbandgapreferencesource is designed.Thisdevice throughtheLM399Hvoltage regulation output ,and then through the resistance voltageor operation amplifier circuit ,can design 1.5V ,6.5V and 10V gear voltage.The dc output voltage is collected by ADS1256and processed by STM32microcontroller.The output is displayed on the TFT LCD screen.Through actual circuit test ,the device can detect and measure the error of dc voltage gear of 4semi -digital multimeter.The device has low cost ,stable performance and potential application value.Key words LM399H ;Resistance partial pressure ;Operation amplification ;A /Dsampling周余铭1997—/男/汉族/广西钦州人/本科/研究方向为电子信息科学与技术/玉林师范学院物理与电信工程学院(玉林537000)陈春有玉林师范学院物理与电信工程学院(玉林537000)梁东梅玉林师范学院物理与电信工程学院(玉林537000)韦翠连玉林师范学院物理与电信工程学院(玉林537000)黎小飞玉林师范学院物理与电信工程学院(玉林537000)数字万用表检测装置，对数字万用表直流电压档位精度进行检测，从而减少测量误差对实验数据处理过程中的影响。
基于ICL7107的数字电压表及多量程电流电阻表制作
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1．测量电压时，请勿输入超过直流 20V 的极限电压。 2．测量前要检查表笔是否可靠接触，是否正确连接、是否绝缘良好等。 3．电压表的电源供电端子，不能反接，否则会烧毁电压表，电压表供电电压不能低于或高于 +5V。 4．电位器的调试端不能随意调动，否则会影响测试准确度。 （三）、操作面说明
本文主要是研究基于 ICL7107 芯片、数字显计数器的应用。
1.4 设计目的
1.综合运用数字电路和模拟电路，巩固所学知识。 2.了解双积分 A/D 转换器的工作原理。
5
3.掌握 ICL7107 构成数字直流电压表的方法。 4.了解数字显示电路的扩展应用。 5.了解产品设计的基本思路和方法。 6.掌握常用电子元件的选择方法和元件参数的。 7.加强计算机运用、查阅资料和独立完成电路设计的能力。
1.3 LED 显示屏
采用 2 个共阳级二位数码管进行显示，芯片 ICL7107 可以直接驱动共阳型数码管，不需要驱动电路。最高 位只起到显示‘1’和‘-’的作用，第二位可以显示小数点。
一、 仪器，仪表准备
调试 工作单
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1. 双路直流稳压电源 （一台）。 2. 4 位半数字万用表 （一台）。
二、 调试内容及步骤
图 2.5-2 ICL7107 芯片引脚图
ICL7107 芯片的引脚图如图 2.5-2 所示，它与外围器件的连接图如 4 所示。图 4 中它和数码管相 连的脚以及电源脚是固定的，所以不加详述。芯片的第 32 脚为模拟公共端，称为 COM 端；第 34 脚 Vr+和 35 脚 Vr-为参考电压正负输入端；第 31 脚 IN+和 30 脚 IN-为测量电压正负输入端； Cint 和 Rint 分别为积分电容和积分电阻，Caz 为自动调零电容，它们与芯片的 27、28 和 29 相连，电阻 R1 和 C1 与芯片内部电路组合提供时钟脉冲振荡源，从 40 脚可以用示波器测量出该振荡波形，该脚对应 实验仪上示波器接口 CLK，时钟频率的快慢决定了芯片的转换时间（因为测量周期总保持 4000 个 Tcp 不变）以及测量的精度。
数字万用表校准与检测方法
数字万用表校准与检测方法1. 引言1.1 什么是数字万用表校准与检测方法数字万用表校准与检测方法是指对数字万用表进行定期校准和检测，以确保其测量结果的准确性和可靠性。
数字万用表是一种广泛应用于电子、电气等领域的仪器，用于测量电压、电流、电阻、频率等参数。
在实际使用过程中，数字万用表可能会出现误差或漂移，导致测量结果不准确，影响工作效率和产品质量。
校准是指通过比较仪器测量结果与已知标准值的对比，对仪器进行调整和修正，使其能够准确地显示被测量参数的数值。
校准方法包括零点校准、量程校准、温度校准等。
校准的重要性在于提高数字万用表的测量精度，确保其长期稳定性和可靠性。
检测是指对数字万用表进行全面的功能、性能、数据准确性等方面的测试，以验证其工作状态是否符合要求。
检测方法包括功能测试、精度检测、稳定性测试等。
通过检测可以及时发现并解决仪器存在的问题，提高数字万用表的可靠性和耐用性。
数字万用表校准与检测方法是确保仪器测量准确性和可靠性的重要手段，对于保障电子、电气等领域工作的顺利进行具有重要意义。
通过科学规范的校准与检测，可以提高数字万用表的准确性，保证数据的可靠性，提高工作效率和产品质量。
2. 正文2.1 数字万用表校准的重要性数字万用表的校准是确保仪器准确测量的关键步骤之一。
校准的重要性在于确保数字万用表的测量结果准确可靠，提高仪器的可靠性和稳定性。
一台未经校准的数字万用表可能存在测量误差，导致仪器在实际应用中无法准确反映被测量对象的真实数值。
定期对数字万用表进行校准是非常必要的。
数字万用表的准确度直接影响到实验数据的准确性，尤其在一些对测量精度要求较高的领域，如科研、生产等。
校准可以帮助用户确认仪器是否符合规定的准确度要求，保证测量结果的可靠性。
通过校准，还可以发现并解决数字万用表可能存在的故障或损坏问题，及时维护仪器并延长其使用寿命。
2.2 数字万用表的校准方法准备好标准仪器。
在进行数字万用表的校准之前，需要准备一台已经过准确校准的标准仪器，以便进行比对。
一种4位半数字万用表误差检测装置
一种4位半数字万用表误差检测装置
本文介绍一种4位半数字万用表误差检测装置。
该装置可用于检测4位半数字万用表在电压、电流、电阻等不同测量范围下的误差，并给出误差值。
该装置具有结构简单、使用方便的优点，可适用于各类实验室和电子企业中的检测需求。
一、装置的组成
该装置由测试信号源、待测数字万用表、准确数字万用表、误差计算器、电源等多个部件组成，如下图所示。
测试信号源：测试信号源可以是数字信号或模拟信号，用于提供各种测试条件下的信号输入。
待测数字万用表：用于待检测，测量范围包括电压、电流、电阻等多种量程。
准确数字万用表：作为对照设备，用于提供准确的测量值。
误差计算器：通过对待测数字万用表和准确数字万用表的差异进行计算，得出待测数字万用表的误差值。
电源：装置需要一定的电源供应，可以使用市电或电池等。
二、操作流程
1. 准备工作
2. 测量电压
选择一定的测试电压值，将测试信号源输出电压信号，连接到待测数字万用表和准确数字万用表的测试端口上。
记录下待测数字万用表和准确数字万用表的显示值，并记录所使用的测试电压。
5. 计算误差值
三、注意事项
2. 测量过程中，需按照规定的测试范围进行测量，以避免损坏设备或者产生不准确的结果。
3. 每次测量前，需确保测试信号源的输出值稳定，并且准确数字万用表的读数正确。
4. 操作过程中，需注意安全事项，避免触电等危险。
四、结论。
北京科技大学工科·四端法测量电阻率·实验报告
四端法测量Fe -Cr -Al 丝的电阻率2019年9月11日星期三一、实验目的了解接触电阻对低值电阻测量的影响 学会采用四端法测量低值电阻掌握实验方案设计中常采用的“误差等分配原则”二、实验仪器待测Fe -Cr -Al 金属丝（直径约为0.33cm ，长度约为26.5cm ） 标准电阻（阻值为0.05000Ω，等级为0.1级） 滑线电阻（全电阻为30Ω，额定电流为3A ） 千分尺（量程为0~25mm ，最小刻度为0.01mm ） 米尺（量程为0~30cm ，最小刻度为0.1cm ） 4位半数字万用表（等级为0.5级），稳压电源、开关、导线等。
三、实验原理1、四端法测量排除接触电阻对低值电阻的测量 值的影响将试样两端和接线柱J 、J’相连，在试样两端靠里，又有两根导线将试样于接线柱P 、P’相连。
电路分析如图所示J 、J’接线柱接主回路，而测量的低电阻只是其中一段有断面线的Rx ，Rx 两端接P 、P’接线柱，测量Rx 两端电压的电压表就接到P 、P’之间，引出分支电流I g 的接触电阻与导线电阻r p 、 r p ,。
在伏特计的回路里，他们与R g v 相比很小，可以忽略，而且由于I ≫I g ，所以伏特计所测得的电压U P =IR x ，这样就可以排除导线与接线电阻的影响，测出R x 两端的电位差。
2、低值电阻测量中的比较法电路原理如图所示JJ`J J`R xR x低电阻P P` R g vPP`R g v VIr jI gr pr p ′r j ′接线图等效电路图电路中的电流大小可由标准电阻Rn 上的电压测量得出，即I =Un R n，如果测得待测样品的电压U x ，则待测样品的电阻R x 为：R x =U x I =U xU n R n （4.9−1）电阻率：ρ=πd 24l R x =πd 2U x R n4lU n（4.9−2）d 为待测电阻的横截面直径，l 为电压测量点的距离。
3、实验要求电阻率的相对不确定度不大于0.4% ，根据误差传递公式，电阻率的相对不确定度U ρρ=√(U U x U x )2+(U R n R n )2+(2U d d )2+(U l l )2+(U U n U n )2≤0.4% （4.9−3）标准电阻为0.1级，其相对不确定度为：U Rn R n=0.1%4位半万用表200mV 档的仪器误差为：∆V 仪=(0.05%×U 测+0.03) mV U d =0.004mm d =3.3mm U l =0.05cm l =26.5cm根据误差等分配原则的要求，式（4.9-3）中U U x U x ≈U U nU n(4.9−5) 联立式（4.9-3）、式（4.9-4）、式（4.9-5）得U n ≈U x ≥26mV即测得的标准电阻和Fe -Cr -Al 丝两端的电压值理论上应大于26mV ，根据实验要求设计实验电路如下：恒流源P P P’ P’ J’ J’ JJ标准电阻Rn样品RxUnUx 恒压源P P P ’P ’ J ’J ’ J 标准电阻Rn样品RxUnUx J四、实验步骤1、根据要求设计电路图。
数字表头芯片ICL7135中文资料
数字表头芯片ICL7135中文资料A/D转换器ICL7135中文资料(一)ICL7135功能介绍ICI7135是4位双积分A/D转换芯片,可以转换输出±20000个数字量,有STB选通控制的BCD码输出,与微机接口十分方便.ICL7135具有精度高(相当于14位A/D转换),价格低的优点.其转换速度与时钟频率相关,每个转换周期均有:自校准(调零),正向积分(被测模拟电压积分),反向积分(基准电压积分)和过零检测四个阶段组成,其中自校准时间为10001个脉冲,正向积分时间为10000个脉冲,反向积分直至电压到零为止(最大不超过20001个脉冲).故设计者可以采用从正向积分开始计数脉冲个数,到反向积分为零时停止计数.将计数的脉冲个数减10000,即得到对应的模拟量.图1给出了ICL7135时序,由图可见,当BUSY变高时开始正向积分,反向积分到零时BUSY变低,所以BUSY可以用于控制计数器的启动/停止.图1 1CL7135时序ICL7135引脚图ICL7135为DIP28封装,芯片引脚排列如图2所示图2 1CL7135芯片引脚ICL7135引脚功能及含义如下:(1)与供电及电源相关的引脚(共7脚).-V:ICL7135负电源引入端,典型值-5V,极限值-9V;.+V:ICL7135正电源引入端,典型值+5V,极限值+6V;.DGND:数字地,ICL7135正,负电源的低电平基准;.REF:参考电压输入,REF的地为AGND引脚,典型值1V,输出数字量=10000×(VIN/VREF);.AC:模拟地,典型应用中,与DGND(数字地)"一点接地";.INHI:模拟输入正;.INLO:模拟输入负,当模拟信号输入为单端对地时,直接与AC相连.(2)与控制和状态相关的引脚(共12脚).CLKIN:时钟信号输入.当T=80ms时,fcp=125kHz,对50Hz工频干扰有较大抑制能力,此时转换速度为3次/s.极限值fcp=1MHz时,转换速度为25次/s..REFC+:外接参考电容正,典型值1μF..REFC-:外接参考电容负..BUFFO:缓冲放大器输出端,典型外接积分电阻..INTO:积分器输出端,典型外接积分电容..AZIN:自校零端..LOW: 欠量程信号输出端,当输入信号小于量程范围的10%时,该端输出高电平..HIGH:过量程信号输出端,当输入信号超过计数范围(20001)时,该端输出高电平..STOR:数据输出选通信号(负脉冲),宽度为时钟脉冲宽度的一半,每次A/D转换结束时,该端输出5个负脉冲,分别选通由高到低的BCD码数据(5位),该端用于将转换结果打到并行I/O接口..R/H:自动转换/停顿控制输入.当输入高电平时;每隔40002个时钟脉冲自动启动下一次转换;当输入为低电平时,转换结束后需输入一个大于300ns的正脉冲,才能启动下一次转换..POL:极性信号输出,高电平表示极性为正..BUSY:忙信号输出,高电平有效.正向积分开始时自动变高,反向积分结束时自动变低.(3)与选通和数据输出相关的引脚(共9脚).B8～B1:BCD码输出.B8为高位,对应BCD码;.D5:万位选通;.D4～D1:千,百,十,个位选通.ICL7135主要参数：电源电压V++6V温度范围0℃to 70℃V--9V热电阻PDIP封装qJA(℃/W)55模拟输入电压V+ to V-最大结温150℃参考输入电压V+ to V-最高储存温度范围-65℃to 150℃时钟输入电压GND to V+ICL7135典型应用电路图ICL7135外接阻容的典型应用如图3所示.由于单片机资源的宝贵,如果采用MCl4433的接口方法,将占用8条以上端口线,下面重点介绍一种利用BUSY 信号特点的"转换"方式,大大地减少了对单片机资源的占用.图3 ICL7135典型应用ICL7135与MCS-51的连接可参照MCLl4433与处理器连接方法,依次读出万位到个位的BCD码.本节采用另外一种方法,重点推荐采用计数法进行A/D"转换"的方法.ICL7135与MCS-51连接如图4所示.图4 1CL7135与MCS51连接(1)硬件连接.设MCS-51的外接晶振fosc=6MHz,则ALE输出约为1MHz,将ALE信号输入CD4040的CLK引脚.CD4040是由12个T型触发器组成的串行二进制计数器/分频器,有12个分频输出端,Q1～Q12,最大分频系数为212=4096,由于CD4040的所有输入,输出端都设有缓冲器,所以有较好的噪声容限.CD4040的Q2输出是对ALE进行了22=4分频,故输入ICL7135的时钟为1MHz/4=250kHz,可得TCP=1/250ms=0.004mS,由于一次转换最多需(10001+10000+20001)=40002个脉冲,故转换一次需0.004×40002≈160ms,因此ICL7135的转换速度为6.25次/s.选择这一频率,以牺牲ICL7135抗工频干扰为代价,使MCS-51的16位计数器能一次计数A/D"转换"的CP脉冲数.在满电压输入时,BUSY宽度为正向积分10000个CP脉冲,反向积分20001个CP脉冲(总计30001个CP脉冲).在fosc=6MHz情况下,8031内部定时频率为6MHz/12=500kHz,比ICL7135时钟频率250kHz大了1倍.在满刻度电压输入时,定时器计数值应为30 001×2=60002,不超过MCS-51的16位计数的最大可计数值(216),故在BUSY高电平期间,计数器计数值除以2,再减去10000(2710H),余数就是被测电压的数值.(2)程序设计.假定将转换的结果(二进制)存放在R3,R2寄存器中,其中R3存放高位.程序清单如下:JB P3.2,$ ;等待BUSY变低(A/D转换结束)MOV TL0,#0MOV THO,#0 ;16位计数器初值清0MOV TMOD,#01H ;TO定时,方式1(16位定时)JNB P3.2,$ ;等待BUSY变高(A/D转换开始)SETB TR0 ;启动定时JB P3.2,$ ;等待A/D结束CLR TR0 ;停定时CLR CMOV A,THORRC A ;高位除以2MOV R3,A ;存高位MOV A,TL0RRC A ;低位除以2MOV R2,A ;存低位CLR CSUBB A,#10H ;低位减10HMOV R2,AMOV A,R3SUBB A,#27H ;高位减27HMOV R3,ARET提示:现在市场上许多常见的4位半数字万用表就是采用类似上述转换芯片图5 UART接口电路图6 UART接口电路图7 典型应用示意图图8 驱动液晶显示器电路图图9 41/2位数的A/D复用共阳极LED显示屏电路图10 ICL7135的8255，80C48接口电路图11 LM311时钟源ICL7135的MC6800，MCS650X接口电路图12 ICL7135的MC6800，MCS650X接口电路。
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一种4位半数字万用表误差检测装置作者：周余铭陈春有梁东梅韦翠连黎小飞来源：《科技视界》2020年第09期摘要针对常用数字万用表测量精度要定时检测的问题，设计一个基于LM399H高精度带隙基准源的误差检测装置。
本装置通过LM399H稳压输出，再经过电阻分压或运算放大电路，可设计出1.5V、6.5V和10V三种档位电压。
直流输出电压经ADS1256采集，然后由STM32单片机处理，结果输出显示在TFT液晶屏。
经实际电路测试，该装置可对4位半数字万用表直流电压档位检测测量误差。
该装置价格成本低，性能稳定，具有潜在的应用价值。
关键词LM399H;电阻分压;运算放大;A/D采样中图分类号： TB52 ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 文献标识码： ADOI：10.19694/ki.issn2095-2457.2020.09.053AbstractTo solve the problem that measurement accuracy of common digital multimeters needs to be measured regularly， an error detection device based on LM399H high-precision bandgap reference source is designed.This device through the LM399H voltage regulation output， and then through the resistance voltage or operation amplifier circuit， can design 1.5V， 6.5V and 10V gear voltage.The dc output voltage is collected by ADS1256 and processed by STM32 microcontroller. The output is displayed on the TFT LCD screen.Through actual circuit test， the device can detect and measure the error of dc voltage gear of 4 semi-digital multimeter.The device has low cost， stable performance and potential application value.Key wordsLM399H; Resistance partial pressure; Operation amplification; A/D sampling0 引言当代科学技术日新月异，万用表的功能愈齐全，其在当下是电子、电工、仪器、仪表和测量领域的一种工具，更是电子类学生的掌中宝。
面对当前常用数字万用表精度需定期检查的问题，必须借助高精度的仪器对其进行标定，确保其在合格的使用范围内。
本设计旨在设计出一款低成本、高精度的数字万用表检测装置，对数字万用表直流电压档位精度进行检测，从而减少测量误差对实验数据处理过程中的影响。
本装置是基于带隙基准电压源，其在模拟信号电路、混合信号电路，用作电压基准参考的电压源。
它的稳定性和抗噪声性会影响整个电路系统的精度与性能。
LM199、299、399是目前市场上电压基准芯片中温度系数最低的集成“稳压管”[1]，其温度系数最低可达2ppm/℃的级别，内部有恒温器件，可保持器件的长期稳定性[2]。
LM399价格适中，性能相对稳定，故本装置以它为主核心。
1 系统整体方案设计本装置是基于LM399H为核心而设计的一款针对4位半数字万用表测试误差检测的装置。
装置整体有两个大模块：高精度稳压输出模块和A/D转换模块。
电源采用R型变压器将市电降压，再经三端稳压LM78XX系列芯片稳压供给整个装置。
装置输出直流电压最终使用是德科技（KEYSIGHT）6的台式万用表标定。
LM399H稳定输出7.063V经继电器选通电路分三路，两路进入电阻分压网络和缓冲当大电路，分别输出1.5002V和6.502V，另一路进入运算放大电路，输出9.999V（1.5002V、6.502V和9.999V分别对应1.5 V、6.5 V和10 V三种档位的输出电压标定值）。
直流稳压信号输入到ADS1256采压模块进行A/D转换，经STM32F103单片机处理，并将采集结果显示在液晶屏。
待测的万用表调节合适电压档位测量装置输出端，将输出电压标定值和万用表读数值相比较，就可计算出该万用表的误差值，进而判断万用表的测量精度是否可靠。
装置的整体框图如图1所示。
2 硬件主要电路设计2.1 电源电压电路稳压电源从调整管的工作状态来分可以分为线性电源和开关电源两大类别。
两者相比，线性电源的主要优点是可以达到较高的质量指标，它的稳定度和纹波可达到10-6～10-7[3]。
本系统采用线性稳压电源，220V交流电经R型变压器降压，经LM7815第一次稳压，供给LM399H基准源和LT1001运算放大电路，15V電压进入LM7812第二次稳压，供给OPA2241缓冲放大电路，12V继续输入到LM7805三端稳压输入端，+5V电压供给继电器电路、STM32单片机、ADS1256采压模块。
R型变压器的卷绕式铁芯磁路封闭，磁场分布均匀，能减小磁阻，在重量和漏磁性能方面明显优于EI型变压器，其空载损耗和噪声都很低[4]，特别是过载波动小，能够有效防止市电电网波动影响电路。
电容滤波电路结构简单，且电容具有维持其两端电压不变的特性，电容与负载相连，可得到电压波形比较平滑[5]，电路含交流电成分就越少。
UA78XX系列以低噪声的特性得到广泛使用，内置稳压电流和热开关功能，使电路处于免过载状态。
与此同时，该芯片也能够达到大幅度减小电网波动的效果。
电源原理图如图2所示。
2.2 装置输出电压电路LM399H是一款最小温漂达2ppm/℃的高精度基准源芯片，有效保障输出电压值的稳定性。
LM399H管脚1上的电阻起限制电流的作用。
单片机控制继电器，三个支路通过继电器的吸合或断开作用，实现与LM399H输出端连接或断开的功能。
OPA2241是双路运放芯片，支持单电源供电范围宽，在1.5V和6.5V档输出端起缓冲放大作用。
LT1001是一款低噪声、低温漂的芯片，将基准输出电压7.063V同向放大至9.999V。
装置输出电压原理图如图3所示。
2.3 A/D采压模块ADS1256是一款24位A/D芯片，它支持SPI的通信方式。
考虑到电路实际情况和线路布局的问题，8个通道只使用AIN0、AIN2和AIN4这3个通道。
AIN4采集1.5V档电压，而AIN0、AIN2分别采集10V档和6.5档V，因超出正电压值5V，必须在其输入端采用电阻分压方式降压。
芯片模拟地和数字地最终用零欧电阻共在一起。
AIN0、AIN2输入端的电阻不统一，取决于前级电路的输出功率，本电路使用的集成运放芯片输出功率带不起太小的负载。
A/D采压模块原理图如图4所示。
3 软件电路设计设计采用的核心主控是STM32F103，这是一款性价比较高的单片机。
ST公司推出的STM32凭借其产品线的多样化、极高的性价比、简单易用的库开发方式，迅速在众多的Cortex-M3 MCU中脱颖而出，成为最闪亮的一颗新星[6]。
它具有一流的外设：1μs的双12位ADC，18兆位/秒的SPI，利用其SPI与ADS1256进行通信，把数据传到MUC里面处理，就是利用STM32的多外设和高速的运算和灵活性。
三个档位的电压切换方式通过按下开发板3个按键Key0或Key1或Key2，控制引脚输出高电平的方式，使继电器吸合，从而产生对应档位的电压进入到A/D模块完成数据转化过程。
程序流程图如图5所示。
4 测试结果与数据分析4.1 测试方法及台表测量装置输出电压值高精度的仪器必须得预热，采集数据才相对稳定。
为保障本测试的科学性与合理性，KEYSIGHT 6台式万用表开机预热30分钟，本装置上电工作10分钟后，每个档位电压用台式万用表持续测试15分钟，间隔1分钟记录数据。
三个档位电压测试结果如表格1所示。
将表格1的数据转换成折线图如图6所示。
由图6可明显看出1.5V、6.5V、10V三个档位的电压在15Min测试中，输出电压波动幅度曲线近乎趋为直线，再由最大误差值可得，三档位电压精度都在0.05%以下（优利德UT56万用表直流电压档位基本精度为±（0.05%+3）），由此推断出装置的实际效果满足设计要求。
4.4 本装置功能性效果以型号为UT56的优利德4位半数字万用表为例，调节到合适的电压档位，万用表红黑表笔直接测装置电压输出端口，采集到的结果如图7、图8、图9所示。
通过图7、图8和图9实测数值和输出电压标定值相对比，实验数据对比结果如表格2所示。
由表格2的数据分析显示，万用表直流电压档位2V/20V分别测量1.5002V、6.502V、9.999V时出现的误差相对较小，而且表头性能仍保持在出厂设计的误差范围内，由此可证实万用表性能较好，使用测量电压这一功能无多大影响。
5 误差分析（1）三端稳压芯片在工作时容易发烫，散发的热量稍微改变电路板附近环境温度的变化，对温度敏感的电子元件有影响;（2）受0805封装电阻温漂的影响，测试时输出值有漂移，但维持在允许误差范围内。
6 总结本设计以LM399H为核心的基準电压源和ADS1256采压模块组合的装置，对型号为UT56的4位半数字万用表的直流电压档位精度进行误差检测，经过实测证明，本装置性能稳定，操作简单，适用于实验室初步检测万用表的精准度，方便电子爱好者检测手中的数字万用表，是具有超强实际应用的装置。
虽然本装置只能对4位半数字万用表电压档位检测，但是根据万用表测量电阻、电流和电压原理可知，万用表液晶屏显示的数据是基于采集电压为基础，经过欧姆定理公式U=I*R换算而来的，即直流电压档位误差小，亦可证明测量电阻和电流两个档位自然也在允许误差范围之内，这是本装置功能特性的拓展之处。
参考文献[1]杨霖.LM199/299/399精密电压基准[J].电子制作，2001（08）：40-41.[2]李绍敏.精密基准电压源LM399系列[J].国外电子元器件，1996（08）：31-32.[3]陈太洪.基于LM399的高精密度稳压电源[J].工矿自动化，2006（02）：42-44.[4]毛兴武，张乃国.电子元件知识讲座（八） R型变压器[J].电子元器件应用，2011，13（11）：50-53.[5]杨素行.模拟电子技术基础简明教程（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2006.5.397-400.[6]刘火良，杨森.STM32库开发实战指南：基于STM32F103 （第2版）[M].北京：机械工业出版社，2017.5.17-18.。